武汉天兴洲大桥铁路引桥钢板桩围堰施工方案

中铁七局集团天兴洲大桥项目部第三项目分部技术管理文件PAGEPAGE24中铁七局集团武汉公司武汉天兴洲大桥桥铁路引桥桥及相关配配套工程部部分站前线线下工程TZQ－1标钢板桩围堰施工工工方案编制：复核：审批：中铁七局集团武武武汉工程程指挥挥部第三三项目目分部二OO五年八月月月1.工程概况1施工情况滠口左线引桥111#桥、滠口口右右线桥、谌谌家家矶左线线引桥桥多次跨跨越府府环河下下游的的朱家河河、新新斗马河河、滠滠水河西西支。滠滠口左线线引桥桥1#桥8#～9#墩、滠口口右右线桥15#～16#墩，谌家家矶矶左线引引桥101#～102#墩位于滠滠水水河道中中。滠滠口右线线桥24#～28#墩由于规规划划河槽，加加深深开挖，承承台台底面距距地面面（水面面）在在9m~1166m之间。滠口左线引桥111#桥8#墩、9#墩位于滠滠水水西支，枯枯水水期水位位为18.1133m，河床底底面面标高分分别为为16.1144m、14.0077m，承台底底面面标高分分别为为11.7722m、11.4433m，承台底底深深度分别别为6.5m、6.7m（距水面面）。承承台均在在粘土土层中，粘粘土土层直至至承台台底以下下分别别为3.5m、6.2m，然后到到砂砂、砾石石层。其其中，8#墩承台底底以以下0.3米有一层层厚厚为2m的夹砂层层，为为避免发发生管管涌现象象需要要封底。滠口右线桥1555＃墩、16＃墩位于滠滠水水河河道道，枯枯水期水水位为为15.6600m，河床底底面面标高分分别为为14.7744m、15.7777m，承台底底标标高分别别为11.5555m、11.2255m，承台底底深深度分别别为4.1m、4.5m（距水面面）。承承台均在在粘土土层中，粘粘土土层直至至承台台底以下下分别别为0.3m、3m，然后到到砾砾石层。其其中中，15#墩承台底底以以下0.3米为层厚3m的夹砂层层，为为避免发发生管管涌现象象需要要封底。16＃墩不需要要封封底。24＃墩～2888＃墩横跨汉汉北北河，其其中，25＃墩、26＃墩为水中中墩墩。汉北河枯水期水水水位为17.0055m，25＃、26＃墩河床底底面面标高分分别为为17.9944m、17.66m，承台底底面面标高分分别为为5.766m、6.088m，承台底底深深度分别别为11.33m、11m（距水面面）。25＃墩承台在在粘粘土层与与夹砂砂层中间间，底底部为粘粘土层层，26＃墩承台位位于于粘土层层中。粘粘土层直直至承承台底以以下分分别为5.3m、5.4m，然后到到砾砾石层。24＃、27＃＃＃、28＃墩地面标标高高分别为20.55m、22.33m、22.3377m。承台底底标标高分别别为11.6633m、6.311m、11.66m，承台底底深深度分别别为9m、16m、11m（距地面面）。承承台均在在粘土土层中，粘粘土土层直至至承台台底以下下分别别为0.7m、4m、8.5m，然后到到砾砾石层。其其中中，24#墩承台底底以以下0.7米为层厚2m的夹砂层层，为为避免发发生管管涌现象象需要要封底。谌家矶左线引桥桥桥100#墩～102#墩位于滠滠水水西支，枯枯水水期水位位为20.6677m，河床底底面面标高分分别为为17.6644m、16.3366m、14.8866m，承台底底面面标高分分别为为14.5577m、12.33m、12.0055m，承台底底深深度分别别为6.1m、8.4m、8.6m（距水面面）。承承台均在在粘土土层中，粘粘土土层直至至承台台底以下下分别别为1.5m、0.5m、1.5m，然后到到夹夹砂层。为为避避免发生生管涌涌现象均均需要要封底。1.2工期情况况况枯水季节时间为为为2005年10月1日～2006年5月1日。由于竣工日期为为为2006年11月30日，而2006年5月～2006年10月为汛期期，河河漫滩内内墩位位无法进进行施施工，所所以只只能压缩缩在该该枯水期期施工工，以滠滠口右右线桥25＃墩为例，基基基坑埋深11.33m，枯水期期一一到，即即要进进行场地地平整整、临时时便桥桥、临时时便道道、电力力铺架架等大临临工程程施工，然然后后再进行行水上上作业平平台的的搭设，设设备备进场，设设备备就位，准准备备工作需需要30天。再进进行行钻孔桩桩施工工，需要10天。钢板板桩桩设备进进场至至承台施施工需需要50天。再进进行行承台施施工，墩墩身施工工，悬悬臂施工工等完完毕才能能拔除除钢板桩桩。工期紧迫，钢板板板桩不能能进行行周转，水水中中墩及深深埋墩墩施工需需要同同步进行行。2.总体施工方方案案㈠、钢板桩围堰堰堰施工方方案滠口左线引桥111＃桥、滠滠口口右线桥桥、谌谌家矶左左线引引桥水中中墩及及深埋墩墩采用用拉森钢钢板桩桩做施工工围堰堰的方法法进行行施工。其其施施工工艺艺流程程如下：：挖水槽、抽水若无水挖水槽、抽水若无水基底冲刷抽浆混凝土封底抽水渗水缝处理凿桩头、检测施工准备筑岛场地平整安装导向架打入钢板桩基坑开挖设置支撑基底平整材料、设备进场拉森型钢板如下下下图所示示（尺尺寸所示示为拉拉森Ⅴ型钢板）：：：现以滠口右线桥桥桥25#墩为例：：钢钢板桩的的平面面结构形形式采采用矩形形，钢钢板桩采采用拉拉森Ⅴ型，高度度为18m。钢板桩桩打打入基坑坑底深深度为5m。钢板桩桩围围堰尺寸寸为：：13.55mm×144m。围堰内内部部设置H型钢矩形形支支撑（加加设角角撑）。施工准备：将新新新旧钢板板桩运运到工地地后，详详细对其其检查查、丈量量、分分类、编编号，同同时对两两侧锁锁口用一一块同同型号长2～3m的短桩采采用用检查小小车进进行检验验。锁口通不过或桩桩桩身有弯弯曲、扭扭曲、死死弯等等缺陷，采采用用冷弯，热热敲敲（温度度不超超过800～1000℃），焊补补、铆铆补、割割除、接接长等方方法加加以整修修。同同时确保保接头头强度与与其它它断面相相等，接接长焊接接时，用用坚固夹夹具夹夹平，以以免变变形，在在焊接接时，先先对焊焊，再焊焊接加加固板，对对新新桩或接接长桩桩、在桩桩端制制作吊桩桩孔。检查小车示意图图图小车短标准桩小车短标准桩受检查桩已检查的钢板桩堆置场未检查的钢板桩堆置场小车绞车在采用组桩插打打打时，每每隔4～5m设有一道道夹夹木，夹夹木在在板桩起起吊前前夹好，插插打打时，逐逐付拆拆除，周周转使使用。组桩及单桩的锁锁锁口内，涂涂以以黄油混混合物物油膏（重重量量配合比比为：：黄油：：沥青青：干锯锯末：：干粘土=2：2：2：1），以减减少少插打时时的摩摩阻力，并并加加强防渗渗性能能。钢板桩的吊运插插插打与合合拢：：钢板桩桩检查查合格后后，由由两组平平车运运至墩位位，按按插桩顺顺序堆堆码最多多允许许堆放四四层，每每层用垫垫木隔隔开高差差不得得大于10mm，上下层层垫垫木中线线要在在同一垂垂直线线上，允允许误误差不得得大于于20mm。安插钢板桩使用用用高架索索道对对钢板桩桩进行行水平和和垂直直运输，将将钢钢板桩运运至指指定位置置，然然后运用用两个个吊钩的的吊起起和放下下，使使钢板桩桩成垂垂直状态态，脱脱出小钩钩，移移向安插插位置置，插入入已就就位的钢钢板桩桩锁口中中。起吊前，锁口内内内嵌填黄黄油沥沥青混合合料。箍箍紧钢板板用的的弧度卡卡箍，待待插入锁锁口时时逐个解解除。钢板桩逐块（组组组）插打打到底底，先插插合拢拢后，再再逐块块（组）打打入入，本工工程钢钢板桩拟拟先插插上游边边，在在下游合合拢。抽水堵漏：钢板板板桩插打打完，利利用抓斗斗取土土，当坑坑内积积水到一一定深深度时即即可抽抽水，然然后继继续开挖挖。抽抽水深度度大于于支撑高高度时时，要加加设支支撑然后后才能能继续进进行往往下开挖挖，严严禁设置置支撑撑前超挖挖。在在加设支支撑时时要检查查各节节点是否否顶紧紧，防止止因抽抽水而出出现事事故。抽抽水速速度不能能过快快，且要要随时时观察围围堰的的变化情情况。当当锁口不不紧密密漏水时时，用用棉絮等等在内内侧嵌塞塞，同同时在漏漏缝处处撒大量量木屑屑或谷糠糠，使使其由水水夹带带至漏水水处自自行堵塞塞。若为有水开挖，利利用高压射水水泵及吸泥机机进行水下开开挖，当挖至至基坑底一下下1.5m时，进行混混凝土封底处处理，封底混混凝土采用C25标号，封底底厚度为1.5m。封底后进进行抽水、并并设置支撑。直直至基坑底。拔桩：在钢板桩桩桩插打前前，对对插入土土层内内部的钢钢板桩桩内外两两侧涂涂刷沥青青，减减少拔桩桩的摩摩擦力。钢钢板板桩拔桩桩前，先先将围堰堰内的的支撑，从从下下到上陆陆续拆拆除，并并陆续续灌水至至高出出围堰外外地下下水位1～1.5mm，使使内外水水压平平衡，使使板桩桩挤压力力消失失，并与与部分分砼脱离离(指有水下下砼砼封底部部份))。再在下下游游选择一一组或或一块较较易拔拔除的钢钢板桩桩，先略略锤击击振动各各拔高高1～2m，然后依依次次将所有有钢板板桩均拔拔高1～2m，使其松松动动后，再从下游游开开始分两两侧向向上游挨挨次拔拔除，对对桩尖尖打卷及及锁口口变形的的桩，可可加大拔拔桩设设备的能能力，将将相邻的的桩一一齐拔出出，必必要时进进行水水下切割割。滠口左线引桥111＃桥、滠滠口口右线桥桥、谌谌家矶左左线引引桥水中中墩及及深埋墩墩所用用钢板桩桩型号号、数量量、埋埋深及振振拔机机型号见见附图图。㈡、钢管桩围堰堰堰施工方方案滠口左线引桥111＃桥、滠口口右右线桥、谌谌家家矶左线线引桥桥水中墩墩及深深埋墩采采用螺螺旋卷制制钢管管桩做施施工围围堰的方方法进进行施工工。其其施工工工艺流流程与钢钢板桩桩施工相相同。钢管示意图如下下下所示（钢钢管管选用φ508壁厚10mm螺旋钢板板卷卷制）：：滠口左线引桥111＃桥、滠滠口口右线桥桥、谌谌家矶左左线引引桥水中中墩及及深埋墩墩所用用钢管桩桩型号号、数量量、埋埋深及振振拔机机型号见见附图图。㈢、钢板桩、钢钢钢管桩围围堰费费用比较较按照市场行情，钢钢板桩的打拔拔、租用共计计2000元/吨；钢管桩桩购买、焊接接、打拔费用用共计6000元/吨。钢板桩、钢管桩桩桩使用数数量如如下表：：序号单位工程名称墩号位置描述承台尺寸围堰尺寸深度埋深围堰规格、型号号号材料数量（根）围堰长度材料数量（T）mmmm钢板桩钢管桩（10mmmm）钢板桩钢管桩m钢板桩钢管桩围堰钢管桩山型钢T型钢钢板堵水钢板1滠口左线引桥111＃桥8水中9×9×2.55512.5×1222.56.56拉森Ⅳφ508mm12584121111052614131629水中9×9×2.55512.5×1222.56.73拉森Ⅳφ508mm12584（10）12（93）1111105211211133滠口右线桥15水中7.1×7.444×2..510.5×11114.18拉森Ⅳφ508mm10872129610822121113416水中7.1×7.444×2..510.5×11114.58拉森Ⅳφ508mm10872129610822121113524深埋6.4×9.000×2..510×12.55594拉森Ⅳφ508mm11475（13）12（110）1000212225141215625水中9.8×10...6×3313.5×144411.35拉森Ⅴφ508mm132921823820742232126726水中9.8×10...6×3313.5×1444115拉森Ⅴφ508mm132921621218437211823827深埋6.4×9.000×2..510×12.555146拉森Ⅴφ508mm108752021618838211923928深埋7.1×7.444×2..510.5×1111115拉森Ⅴφ508mm10472161671442916141810谌家矶左线引桥桥桥100水中6.4×9.000×2..510×12.5556.16拉森Ⅳφ508mm1087512961442313111411101水中9.5×9.555×2..513×138.47拉森Ⅳφ508mm12488151381653419172112102水中9.5×9.555×2..513×138.67拉森Ⅳφ508mm124881513816534191721合计（1711）11172117453531961752162685注：表中括号内内内数据为为非定定尺桩的的需要要量，括括号外外为定尺尺钢板板桩数量量。山山型钢、T型钢、钢钢板板及堵水水钢板板（可用用沥青青替代）见见上上页钢管管桩示示意图。滠口左线引桥111＃桥、滠滠口口右线桥桥、谌谌家矶左左线引引桥水中中墩及及深埋墩墩所需需钢板桩桩共计计17211T。钢板桩桩费费用为2000元/吨×17221吨＝344..2万元。同理经计算得滠滠滠口左线线引桥桥1＃桥、滠滠口口右线桥桥、谌谌家矶左左线引引桥水中中墩及及深埋墩墩所需需钢管桩桩共计计26855T。钢管桩桩费费用为6000元/吨×26885吨＝1611万元。综上，使用钢板板板桩围堰堰成本本较钢管管桩经经济。3.等弯矩布置置置水平支支撑平平面、立立面图图①、水平支撑立立立面图（标标示示钢板桩桩弯矩矩及支撑撑反力力）②、水平支撑平平平面图（最最大大受力处处支撑撑弯矩图图）4.围堰、支撑撑及及地基检算算算以滠口右线桥2225＃墩为例例，25#墩位于滠滠水水河河道道中，枯枯水期水水位标标高为17.0055m，由于该该处处位于规规划河河槽河道道，承承台底设设计标标高为5.766m，既有地地面面标高为17.5555m，承台尺尺寸寸为：10.66mm×9..8mm×3m。桩基为8φ150梅花布置置钻钻孔桩。地地质质分布为17.5555m～8.355m为粘土，8.355m～5.344m为夹砂层层，5.344m～0.466m为粘土，0.466m～-6.7766m为砂砾层层。（详详见滠口口右线线桥24＃墩～28＃墩立面面图图）根据以上工程概概概况，采采用矩矩形钢板板桩围围堰施工工（围围堰尺寸寸为：：13.55mm×144m）。使用18m长拉森Ⅴ型钢板制制作作，（如如下图图所示）钢板桩围堰立面面面图钢板桩围堰平面面面图经计算，需要拉拉拉森Ⅴ型钢板桩238T，132根。㈠、受力检算①、基坑底稳定定定性检算根据地质情况判判判断：承承台底底地质土土层均均匀，为为粘土土。如下下图所所示：钢板桩深入承台台台底面5m，即：围围堰堰底口标标高为为0.766m，位于粘粘土土层。转转动力力矩：Mov＝G×X//2＝（q+rh）×X2/2q为上部荷载，该该该检算上上部荷荷载q取值为0即：Mov＝rrh××X2/2稳定力矩：Mτττ＝X×τf×X2均匀土层，Mτττ＝π×τf×X2τf为地基土不不排排水剪切的的的抗剪强强度，τ＝σtgφ+cτf＝c则：抗隆起安全全全系数K＝Mτ/Movv当K≥1.2时时地基土稳稳定定即：K＝2πcc/（rh）≥1.2r为土的重度，118KN///m3h为水位至基坑坑坑底高差，25＃墩根据据计计算h＝17.0055-5..766＝11.2299m。基坑土为粘性土土土，粘聚聚力c取值20KNN//m2则K＝（2×ππ×200）/（18×1111.29）＝0.62＜1.2不符合要要求求。需要增大土的粘粘粘聚力c值，若有有水水开挖利利用混混凝土封封底施施工，若若无水水开挖，需需要要旋喷桩桩加固固地基，使使地地基土的的粘聚聚力达到40KKNN/m2。②、支撑布置计计计算根据等弯矩布置置置原则，使使钢钢板桩承承受最最大允许许荷载载【f】＝200MMppa。钢板桩顶部悬臂臂臂部分的的最大大允许跨跨度为为：h＝3√（6××【f】×W/rKKaa）r为土的重度，取取18KNN/m3。W为拉森Ⅴ型钢钢钢板桩截面面抵抵抗矩，取取值值为30000ccm3。Ka＝tg2（45°°-φ/2）φ为粘土的内摩摩摩擦角，查查表表得φ＝20°所以计算得Kaaa＝0.5代入公式求得hhh＝342ccm＝3.422mmh1＝1.1hh＝33.76mmmh2＝0.888h＝＝3mh3＝0.777h＝＝2.6mmh4＝0.7hh＝22.4m支撑布置如右图图图：③、根据板桩受受受力检算最最小小埋深t采用盾恩近似法法法，经简简化的的土压力力分布布如下图图所示示：假定作用在板桩桩桩FB’段上的荷荷载FGN’B’，一半传传至F点上，另另一一半由坑坑底土土压力MB’R’承受，由由图图中几何何关系系可得：：rKaH（L555+x）/2＝r（Kp－Ka）x2/2简约后的公式为为为：KaH（L5+x）＝（Kp－Ka）x2L5＝1.3mmH＝11.33mmKa＝0.5KKp＝2.04（计算得得）则代入公式有：：：0.5××111.33×（1.3++x）＝（2.044--0.5）x21.54x25.665xx-7..3445＝0x＝【5.655±√√（5.6552+4×11..54××7..345）】/（2×1..554）x＝4.7m只要埋深达到444.7m，则满足足钢钢板桩受受力要要求，该该方案案中对x取值5m。④、基坑底管涌涌涌验算地表与与与基底水水头差差h＝17.0055-5..766＝11.33mm钢板桩桩桩埋入基基底深深度为t＝5m基底下下下的土的的有效效重度为r土-r水＝18KNN//m3-10KKNN/m3＝8KN//mm3要避免免免出现管管涌现现象，需需要r1＝r土-r水≥K×jK为抗抗抗管涌安安全系系数当K≥≥≥1.5即不会发发生生管涌j为最最最大渗流流力（动动水压力力）j＝iii×rwi为水水水头梯度即i＝h/（h+2t）rw为为为地下水水的重重度，取取值10KNN//m3则j＝＝＝rw×h/（h+2t）＝11.33××10/（11.33++2×5）＝5.3KKNN/m3K＝rrr1/j＝8/5..3＝1.51≥1.5符合要要要求，即即：钢钢板桩打打入基基坑底5m，不会发发生生管涌现现象。⑤、涌水量计算算算涌水量量量Q为基坑底底控控制渗水水量（单单位：m3/d）Q＝KKK×A××iK为土的综合渗渗渗透系数，粘粘土层一般取取值为0.05～0.1，在本检算算中，K取0.1m//d。A为基基基坑底面面积（单单位：m2），i为水头梯梯度度（i＝h/（h+2t））则：QQQ＝0.1××113.55×114×111..3/（11.33++2×5）＝10.0033m3/d＝0.444mm3/h。根据以上计算数数数据，用用水泵泵（一般般功率率）可以以满足足现场排排水功功能。⑥、根据等弯矩矩矩布置支撑撑及及支撑反反力计计算钢板桩所受弯矩矩矩如下图图所示示：视板桩为承受三三三角荷载载的连连续梁计计算：：如右图所示：h1＝3m，hh2＝3m，h3＝2m，h4＝2m，h5＝1.3m支撑所受的荷载载载为：q1＝rKa××H11×（h1+h2）/2q1＝18×00.55×3××（3+3）/2＝81KNN//mq2＝rKa××H22×（h2+h3）/2q2＝18×00.55×6××（3+2）/2＝135KKNN/mq3＝rKa××H33×（h3+h4）/2q3＝18×00.55×8××（2+2）/2＝144KKNN/mq4＝rKa××H44×（h4+h5）/2q4＝18×00.55×100×（2+1..3）/2＝148..55KN//m支撑布置如下：：：支撑受力如下图图图所示：：根据三不等跨梁梁梁的内力力计算算，系数n＝7m/33m＝2.33333取最大受力层，即q＝q4＝148.5KN/ml为3m则：MB＝-00.437555×q×ll22＝-3.9944×q＝－585..009KNN·mmMABBB＝0.000119×qq×ll2＝0.01177×q＝2.533KN··mMBCCC＝0.344337×qq×ll2＝3.09933×q＝459..33KNN·mmVB左左左＝-0.993375××q××l＝-2.8811×q＝－417..33KNVB右右右＝1.255××q×l＝3.755××q＝556..99KN根据以上数据，取取受力、受弯弯最大处，即即MB、VB右采用700mmm××300mmmmH型钢支撑撑，其其受弯方方向的的截面抵抵抗矩矩为57600ccm3。则：σ＝M/WW＝5885.009×11066/（57600××103）＝102MMPPa＜【σ】＝200MMPa符合受力要求。角撑受力如右图图图：角撑所受压力值值值为√2×F即BC撑压力值值为：：7